黨的二十大報告提出,要加快建設(shè)交通強國、制造強國、網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國。國家“十四五”規(guī)劃 明確提出規(guī)模化部署5G網(wǎng)絡(luò),積極穩(wěn)妥發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)。我國車聯(lián)網(wǎng)正以引領(lǐng)全球的姿態(tài)加速向前。
伴隨全球汽車行業(yè)向電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化趨勢邁進,智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)下半場競爭的關(guān)鍵。依托C-V2X(蜂窩車聯(lián)網(wǎng))技術(shù)的車路云一體化發(fā)展也成為中國特色路徑,助推我國跨汽車、交通、通信產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,將催生出新的萬億級市場。
2013年,我國全年汽車產(chǎn)銷首次突破兩千萬輛大關(guān),當(dāng)時車輛遠(yuǎn)程信息服務(wù)才剛剛起步,汽車初步具備聯(lián)網(wǎng)通信能力。也是在這一年,時任大唐電信集團副總裁的陳山枝(現(xiàn)任中國信科副總經(jīng)理、總工程師)首次在國際上提出LTE-V2X車聯(lián)網(wǎng)概念及關(guān)鍵技術(shù),奠定了C-V2X(包括LTE-V2X及其演進的NR-V2X)系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)路線。
十年來,作為C-V2X原創(chuàng)技術(shù)策源地及標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的倡導(dǎo)者、推動者、領(lǐng)導(dǎo)者,中國信科及下屬公司在陳山枝帶領(lǐng)下,一直致力于推動我國C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進、標(biāo)準(zhǔn)制定與產(chǎn)業(yè)落地,凝心聚力,砥礪奮進,終于跨越山海,迎來了車聯(lián)萬物的第一抹曙光。
創(chuàng)新之路,路線之爭
車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在全球有兩大競爭流派——DSRC(專用短程通信技術(shù))和C-V2X,兩者間的技術(shù)之爭持續(xù)多年,相持不下。前者以IEEE802.11p為基礎(chǔ)提供短距離無線傳輸技術(shù),技術(shù)成熟相對較早。
2011年,為推動車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展,陳山枝卓有遠(yuǎn)見,帶領(lǐng)團隊調(diào)研國內(nèi)外短距通信技術(shù)、應(yīng)用需求和發(fā)展前景,深入研究分析DSRC技術(shù),發(fā)現(xiàn)其通信性能、部署成本和業(yè)務(wù)場景多樣性方面存在諸多弊端。為突破DSRC技術(shù)局限性,陳山枝提出將蜂窩通信和短距直通通信相結(jié)合的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線,帶領(lǐng)團隊率先在國內(nèi)外啟動了基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)(V2X)技術(shù)研究。
在2013年5月17日的世界電信日紀(jì)念大會上,陳山枝首次向全球公開提出LTE-V車聯(lián)網(wǎng)概念和關(guān)鍵技術(shù)。6月,他帶領(lǐng)團隊在中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(CCSA)牽頭下啟動了《基于TD-LTE的車聯(lián)網(wǎng)安全短距通信技術(shù)》的研究課題。
2015年開始,在陳山枝帶領(lǐng)下,大唐團隊聯(lián)合華為、LG等公司一起在3GPP推動LTE-V2X國際標(biāo)準(zhǔn)制定。2017年,大唐聯(lián)合福特汽車在京津高速公路實際道路開展LTE-V2X性能測試,結(jié)果表明通信可靠性和距離顯著優(yōu)于IEEE802.11p,測試結(jié)果輸出到5GAA國際組織,在全球產(chǎn)業(yè)界影響巨大。2018年11月,工信部率先在全球發(fā)布將5.9GHz頻段的20MHz帶寬分配給LTE-V2X使用,表明中國政府全力支持LTE-V2X車聯(lián)網(wǎng)。
由于C-V2X技術(shù)先進性,產(chǎn)業(yè)推進速度加快,該技術(shù)路線影響力持續(xù)擴大,得到美國全面采納。2020年,美國FCC(聯(lián)邦通信委員會)決定將原分配給DSRC的頻段劃撥給Wi-Fi和C-V2X使用,其中30MHz帶寬分配給C-V2X,美國正式放棄DSRC,轉(zhuǎn)向C-V2X。2021年,美國汽車工程師學(xué)會(SAE)終止了DSRC技術(shù)委員會的工作,全力推動C-V2X技術(shù)委員會工作。這意味著美國的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線全面從DSRC轉(zhuǎn)向C-V2X。
一項新技術(shù)從生產(chǎn)到被認(rèn)可,直至被廣泛應(yīng)用,不可能是一帆風(fēng)順的。陳山枝回憶道:“2014年,我們團隊前后兩次向兩家IEEE著名期刊投稿學(xué)術(shù)界第一篇LTE-V2X論文,但受到了忠于IEEE802.11p技術(shù)的評審專家質(zhì)疑,兩次均被拒。其中一家期刊審稿過程非常波折,遭遇了三輪審稿、兩次大修、二審時新增加兩位審稿人等種種難事,其中一位審稿人提的問題甚至超出論文范圍,拖了一年半最終還是被拒。2016年7月,第三次投稿終于被接受,12月正式發(fā)表。”這篇論文,就是C-V2X最早的經(jīng)典論文——LTE-V: A TD-LTE based V2X Solution for Future Vehicular Network,目前已是ESI高被引論文,“其中google scholar引用數(shù)449次,IEEE explore下載量達17065次。”
在這場技術(shù)路線之爭中,C-V2X作為后起之秀技術(shù)先進、性能優(yōu)越,尤其是面向5G時代可長期演進等優(yōu)勢,獲得產(chǎn)業(yè)界和各國政府普遍支持,成為技術(shù)發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用的主流趨勢。而陳山枝也在2020年當(dāng)選IEEE Fellow,IEEE組織給出的當(dāng)選理由是:對無線移動系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的領(lǐng)導(dǎo)貢獻(for leadership in designing standardization of wireless mobile systems)
深度賦能,產(chǎn)業(yè)驅(qū)動
作為5G的典型行業(yè)應(yīng)用之一,車聯(lián)網(wǎng)自誕生之日起就因豐富的應(yīng)用場景、巨大的市場潛力獲得了廣泛關(guān)注。但跨行業(yè)的特殊性,也決定了車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地面臨重重挑戰(zhàn)。
車聯(lián)網(wǎng)不僅要實現(xiàn)近程信息交互,即車與車(V2V)、車與路(V2I)、車與弱勢交通參與者(V2P)的信息交互,還需完成遠(yuǎn)程信息服務(wù),即車云應(yīng)用(V2N)。陳山枝介紹,遠(yuǎn)程信息服務(wù)屬于大范圍、大帶寬的通信,通過4G、5G等實現(xiàn)。但近程信息交互,要實現(xiàn)行駛安全,就要保證小尺度時空環(huán)境下通信低時延、高可靠。陳山枝解釋:“我們需要解決1公里范圍內(nèi)多車對多車且每輛車每秒發(fā)送10次以上的通信需求,還要保證互不沖突且不干擾;同時還要解決通信對象不確定且快速變化的難題,這在過去歷代移動通信中不存在。”
陳山枝(左中)與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)團隊討論技術(shù)問題
陳山枝提出的蜂窩通信與直通通信有機結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)思路,成功解決了車輛高速運動下無線傳播環(huán)境復(fù)雜且快時變、通信對象隨機突發(fā)、高頻度群發(fā)群收等工程約束的高可靠、低時延通信難題,支撐車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
在陳山枝帶領(lǐng)下,中國信科長期深耕車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展,研制出業(yè)界首臺LTE-V2X樣機,推出了業(yè)界首款自研C-V2X芯片、首款C-V2X模組、首款路側(cè)設(shè)備(RSU)和車載終端(OBU)、首臺套測試儀表、首款網(wǎng)聯(lián)式ADAS(高級駕駛輔助系統(tǒng))域控制器……逐步形成車路協(xié)同解決方案能力,助力智慧公交、智慧高速、自動駕駛等落地應(yīng)用。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面,車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程落地最難的是標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈條構(gòu)建、市場培育,以及跨部門和跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)共識、資源統(tǒng)籌和管理協(xié)調(diào)等。在推進產(chǎn)業(yè)跨界融合中,陳山枝勇于擔(dān)當(dāng),積極奔走于通信、汽車、交通、公安交管等行業(yè)和部門,與研究機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界、各行業(yè)協(xié)會等組織及政府相關(guān)主管部門廣泛溝通、匯報和合作,匯集行業(yè)優(yōu)勢資源協(xié)同推進C-V2X產(chǎn)業(yè)化進程。
跨越十年發(fā)展,我國C-V2X產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展逐漸完善,形成了包括通信芯片、通信模組、車載終端、路側(cè)設(shè)備、整車制造、智能道路、測試驗證以及運營服務(wù)等完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài),同時還包含了科研院所、標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)組織、關(guān)聯(lián)投資機構(gòu)等。2018年開始,業(yè)界開展了三跨、四跨、新四跨等互聯(lián)互通測試,充分驗證了C-V2X技術(shù)的可行性和產(chǎn)業(yè)的成熟度。C-V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也得到汽車工業(yè)界認(rèn)可,十幾家車企發(fā)布了C-V2X量產(chǎn)車型。中國新車評價規(guī)程(C-NCAP)計劃2025年將C-V2X功能納入其五星碰撞路線圖。同時,國內(nèi)C-V2X道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有序推進,7個國家級車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)、16個“雙智”試點城市相繼批復(fù),道路實現(xiàn)智能化升級。2022年,三個國家級學(xué)會中國公路學(xué)會、中國汽車工程學(xué)會、中國通信學(xué)會聯(lián)合推動車路協(xié)同自動駕駛落地發(fā)展。
在產(chǎn)業(yè)界共同努力下,我國確立了依托C-V2X技術(shù)車路云一體化協(xié)同系統(tǒng)的中國發(fā)展方案,C-V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在助力輔助駕駛(L2/L2+)實現(xiàn)及自動駕駛(L4)商用落地,推動中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智慧交通、智慧城市發(fā)展。
要科技自信,更需持之以恒
回望十年技術(shù)變革之路,陳山枝感慨道:“挑戰(zhàn)已有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、改變游戲規(guī)則很難,不僅需要技術(shù)創(chuàng)新、科技自信,還需要戰(zhàn)略定力和堅持。”陳山枝帶領(lǐng)團隊能夠走到今天,源于中國信科的獨特優(yōu)勢。
大唐前身可追溯至郵電部郵電科學(xué)研究院,是我國最早從事移動通信技術(shù)研究的機構(gòu),擁有雄厚的技術(shù)積累。在“3G突破、4G并跑、5G引領(lǐng)”的過程中,中國信科、大唐始終是主力軍,多年來已形成對技術(shù)趨勢、應(yīng)用需求、產(chǎn)業(yè)成熟度的判斷能力,能夠從國家戰(zhàn)略、國際競爭的角度綜合衡量相關(guān)因素提出標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計方案,引領(lǐng)和主導(dǎo)相關(guān)工作,如今在C-V2X領(lǐng)域也已形成明顯技術(shù)積累優(yōu)勢。《車聯(lián)網(wǎng)知識產(chǎn)權(quán)白皮書(2022年)》顯示,中國信科/大唐的LTE-V2X、NR-V2X專利在全球申請人中均位列第三,在華申請人中均位列第二。中國信科、大唐還向ETSI披露了一定規(guī)模的C-V2X車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)必要專利,顯著提升了我國在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的核心競爭力,為持續(xù)推動全球車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。
在長期的國際技術(shù)路線競爭中,中國信科不僅形成了關(guān)鍵技術(shù)突破能力,更形成了系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體制的創(chuàng)新能力,在國際標(biāo)準(zhǔn)競爭中具有話語權(quán)。如今,團隊成員、移動通信及車聯(lián)網(wǎng)國家工程中心資深首席專家胡金玲,專家房家奕、趙銳、趙麗等活躍于各標(biāo)準(zhǔn)組織,包括3GPP、CCSA、C-ITS等,為C-V2X及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)制定作出了核心貢獻,其中趙麗還在2022年當(dāng)選5GAAWG6中國組組長(Lead of 5GAA WG6 China Subgroup)。
更為重要的是,中國信科始終以C-V2X大規(guī)模部署和商業(yè)應(yīng)用為目標(biāo)開展研究,引領(lǐng)行業(yè)整體發(fā)展。在陳山枝領(lǐng)銜下,中國信科及其下屬公司宸芯科技、大唐聯(lián)儀積極開展了車聯(lián)網(wǎng)芯片及測試儀表等業(yè)務(wù)開拓;中國信科還成立了專門從事車聯(lián)網(wǎng)的公司中信科智聯(lián),專注C-V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)研究,車規(guī)級模組、OBU與RSU產(chǎn)品研發(fā)及車路協(xié)同解決方案應(yīng)用等。
陳山枝介紹,車聯(lián)網(wǎng)規(guī)模商用并不遙遠(yuǎn),伴隨著L2新車規(guī)模商用和C-NCAP引入C-V2X功能,汽車前裝C-V2X的滲透率將快速上升。C-V2X車聯(lián)網(wǎng)近期可應(yīng)用于有人駕駛的輔助駕駛(L2+),提升道路安全、交通效率;也可用于特定場景的中低速智能網(wǎng)聯(lián)無人駕駛(L4),解決當(dāng)下行業(yè)應(yīng)用痛點。目前,中國信科正在積極推進ADAS與C-V2X融合發(fā)展,與車企合作推進網(wǎng)聯(lián)式ADAS域控制器盡快落地應(yīng)用;也在與合作伙伴共同推進礦區(qū)、園區(qū)、末端配送、干線物流、Robotaxi等特定場景的無人駕駛落地。
車聯(lián)萬物,智創(chuàng)未來。陳山枝相信,基于C-V2X車聯(lián)網(wǎng)的“聰明的車+智慧的路+協(xié)同的云”的車路云協(xié)同發(fā)展,將助力我國走出領(lǐng)先于發(fā)達國家的智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智能交通的發(fā)展模式,推動實現(xiàn)汽車、交通行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,形成智慧交通、智慧城市和數(shù)字經(jīng)濟新優(yōu)勢,為中國式現(xiàn)代化建設(shè)貢獻力量。
該書是全球首本蜂窩車聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)中英文專著,是陳山枝博士及其團隊近十年來致力于C-V2X技術(shù)創(chuàng)新的成果總結(jié),首次系統(tǒng)介紹了C-V2X原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)實踐,具體內(nèi)容包括LTE-V2X和NR-V2X的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù),以及C-V2X應(yīng)用相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)安全、頻譜規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用示范、未來應(yīng)用和技術(shù)展望等。
該書由陳山枝博士領(lǐng)銜、中國通信學(xué)會編著,著重探討車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)實踐,以期通過系統(tǒng)研究車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢、我國車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢、車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路線圖及典型案例,對我國發(fā)展基于蜂窩車聯(lián)網(wǎng)的車路云協(xié)同的智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智慧交通提出建設(shè)性建議。